JP5190394B2 - Off-gas fired boiler system - Google Patents
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本発明は、オフガス燃焼ボイラシステムに関するものである。 The present invention relates to an off-gas combustion boiler system.
特許４１６８５６１号に記載があるように、可燃性のオフガス（ゴミ処理施設で発生するメタンを含んだガスや、石油化学プラントで発生する水素を含んだガスなど）をボイラの燃料として利用するということが行われている。燃料とすることができる可燃性のガスをそのまま大気中に排出したのでは、エネルギー資源の無駄遣いになるだけでなく、環境にとっても悪影響を与えることになる。例えばメタンガスは二酸化炭素に比べて２１倍の温室効果作用があるために、メタンガスとして放出したのでは地球温暖化を強く促進することになる。 As described in Japanese Patent No. 4168561, combustible off-gas (gas containing methane generated at garbage disposal facilities, gas containing hydrogen generated at petrochemical plants, etc.) is used as boiler fuel. Has been done. If the combustible gas that can be used as fuel is discharged into the atmosphere as it is, it not only wastes energy resources but also has an adverse effect on the environment. For example, since methane gas has a greenhouse effect 21 times that of carbon dioxide, if it is released as methane gas, global warming is strongly promoted.
特許４１６８５６１号では、要求負荷量に応じて定まるボイラ運転台数のうち、消化ガス（可燃性オフガス）の貯留量に応じて消化ガスを燃焼するボイラの台数を定める制御を行っている。例えば、要求負荷がボイラ１台分であって、消化ガスの貯留量が大で貯留量に基づく多種燃料ボイラを起動させるべき台数が２台なら、消化ガスを燃焼するボイラ１台を燃焼させることでボイラ１台分の消化ガスを消費する。この状態で消化ガスの貯留量が減少し、貯留量が中程度よりもさらに少なくなった場合には、消化ガスを燃焼させているボイラを停止させ、通常ボイラを１台起動させる。 In Japanese Patent No. 4168561, control is performed to determine the number of boilers that burn digestion gas according to the storage amount of digestion gas (combustible off gas) among the number of boiler operations determined according to the required load amount. For example, if the required load is one boiler, the digestion gas storage amount is large, and there are two units that should start the multi-fuel boiler based on the storage amount, one boiler that burns digestion gas is burned. It consumes the digestion gas for one boiler. In this state, when the digestion gas storage amount decreases and the storage amount further decreases below the medium level, the boiler burning the digestion gas is stopped, and one normal boiler is started.
ボイラでの燃焼を行う場合に、オフガスを優先的に使用することで、通常燃料の使用量を削減することができる。しかし、副生品として発生するオフガスは安定的に発生するものではなく、発生量の増減を繰り返している。オフガスの消費量よりも発生量が少なければオフガスの貯留量は減少し、オフガスの消費量よりも発生量が多ければオフガスの貯留量は増加することになる。 When performing combustion in a boiler, the amount of normal fuel used can be reduced by preferentially using off-gas. However, the off-gas generated as a by-product is not stably generated, and the generation amount is repeatedly increased and decreased. If the generated amount is smaller than the off gas consumption amount, the off gas storage amount decreases. If the generated amount is larger than the off gas consumption amount, the off gas storage amount increases.
通常、ボイラの燃焼台数は、特許４１６８５６１号のように要求負荷に基づいて決定しているため、オフガスの発生量が多くても要求負荷が少なければボイラで消費するオフガス量は少なくなる。そのため、オフガスの発生量が多い場合にも、オフガスを処理せずにそのままの状態で大気へ排出されるということを防止するには、余裕を持った大規模なガスホルダが必要となり、設備コストは大きくなるという問題があった。 Normally, the number of boilers burned is determined based on the required load as in Japanese Patent No. 4168561. Therefore, even if the amount of offgas generated is large, the amount of offgas consumed by the boiler is small if the required load is small. Therefore, even if the amount of offgas generated is large, a large-scale gas holder with a margin is required to prevent the offgas from being discharged into the atmosphere as it is without being treated, and the equipment cost is There was a problem of getting bigger.
本発明が解決しようとする課題は、可燃性オフガスを燃料として燃焼することを、大規模なガスホルダなどの貯留装置を必要とせずに達成することにある。 The problem to be solved by the present invention is to achieve combustion using combustible off-gas as fuel without requiring a large-scale storage device such as a gas holder.
請求項１に記載の発明は、可燃性のオフガスを発生する可燃性ガス発生装置と、オフガスを燃焼するオフガスボイラの間をオフガス供給路によって接続しており、可燃性ガス発生装置で発生したオフガスをオフガスボイラで燃焼するようにしているオフガス燃焼ボイラシステムにおいて、オフガス供給路に供給オフガスの圧力を調節する一次圧力調節弁と、一次圧力調節弁よりも下流側部分に一次圧力調節弁よりも低い圧力に調節するニ次圧力調節弁を設け、一次圧力調節弁とニ次圧力調節弁の間におけるオフガスの圧力を検出するオフガス圧力検出装置を設けておき、オフガス圧力検出装置で検出したオフガス圧力に基づき、オフガスボイラの燃焼量を制御することを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, an offgas generated between the combustible gas generator and the combustible gas generator that generates the combustible offgas and the offgas boiler that burns the offgas is connected by an offgas supply path. In the off-gas combustion boiler system, which is configured to burn the gas in the off-gas boiler, the primary pressure control valve that adjusts the pressure of the off-gas supplied to the off-gas supply path, and lower than the primary pressure control valve in the downstream portion of the primary pressure control valve A secondary pressure control valve that adjusts the pressure is provided, and an off-gas pressure detection device that detects the off-gas pressure between the primary pressure control valve and the secondary pressure control valve is provided, and the off-gas pressure detected by the off-gas pressure detection device is Based on this, the combustion amount of the off-gas boiler is controlled.
請求項２に記載の発明は、前記のオフガス燃焼ボイラシステムにおいて、オフガスボイラの燃焼量制御は、オフガス圧力検出装置で検出したオフガス圧力が高い場合には燃焼量を多くし、オフガス圧力が低い場合には燃焼量を少なくするものであり、オフガスボイラが発生する蒸気圧力値とは無関係に燃焼量を制御するものであることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the off gas combustion boiler system, the combustion amount control of the off gas boiler increases the combustion amount when the off gas pressure detected by the off gas pressure detection device is high, and the off gas pressure is low. This is intended to reduce the combustion amount, and is characterized in that the combustion amount is controlled regardless of the steam pressure value generated by the off-gas boiler.
オフガス供給路の一次圧力調節弁とニ次圧力調節弁の間でのオフガス圧力は、オフガスの発生量と消費量のバランスによって定まり、この部分のオフガス圧力を検出してボイラの燃焼を制御することで、オフガスの発生量に合わせてオフガスを消費することができる。発生したオフガスを貯蔵することなく燃焼し、燃焼排ガスを大気に排出するようにしているため、大規模なガスホルダを設置しなくとも可燃性オフガスの未処理なままでの大気放出を防止することができる。一次圧力調節弁と二次圧力調節弁の間を大きくすると、オフガス供給路の一次圧力調節弁とニ次圧力調節弁の間の部分で小規模ながらバッファの機能を持つことになり、オフガスの燃焼を安定的に行うことができる。 The off-gas pressure between the primary pressure control valve and the secondary pressure control valve of the off-gas supply path is determined by the balance between the off-gas generation amount and the consumption amount, and the combustion of the boiler is controlled by detecting the off-gas pressure in this part. Thus, off gas can be consumed in accordance with the amount of off gas generated. The generated off gas is burned without being stored, and the flue gas is discharged to the atmosphere, so that it is possible to prevent the release of flammable off gas to the atmosphere without installing a large-scale gas holder. it can. When the space between the primary pressure control valve and the secondary pressure control valve is increased, the portion between the primary pressure control valve and the secondary pressure control valve in the off gas supply path has a small buffer function, and combustion of off gas occurs. Can be performed stably.
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施しているオフガス燃焼ボイラシステムのフロー図、図２はオフガス供給路でのオフガス圧力とオフガスボイラの燃焼状態の例を示した説明図である。本実施例では、オフガスの燃焼を行うオフガスボイラ１を２台、通常燃料の燃焼を行う通常ガスボイラ７を３台設置したボイラの多缶設置システムとしている。オフガスボイラ１と通常ガスボイラ７で発生した蒸気は、スチームヘッダ６に集合させるようにしており、スチームヘッダ６から蒸気使用箇所へ蒸気の供給を行う。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart of an off-gas combustion boiler system embodying the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of off-gas pressure in an off-gas supply path and a combustion state of the off-gas boiler. In this embodiment, the boiler is a multi-can installation system in which two off-gas boilers 1 for burning off-gas and three
２台のオフガスボイラ１には、可燃性ガス発生装置１１で発生したオフガスを供給するオフガス供給路３を接続しており、オフガス供給路３を通じて供給するオフガスによって燃焼を行うようにしている。オフガス供給路３へ供給されるオフガス量は一定の範囲で増減することになり、本実施例では５０〜２００ｍ3(N)/hで変動するものとする。オフガスボイラ１は高燃焼、低燃焼、停止の３位置で燃焼を行うボイラである。オフガスボイラ１台での燃料消費量は、高燃焼の場合に１００ｍ3(N)/h、低燃焼の場合に５０ｍ3(N)/hであるとしておく。オフガスボイラ全体でのオフガス消費量（燃焼量）は、可燃性ガス発生装置１１で発生するオフガス量の最大値以上になるようにしておく。 The two off gas boilers 1 are connected to an off gas supply path 3 that supplies off gas generated by the combustible gas generator 11, and combustion is performed by the off gas supplied through the off gas supply path 3. The amount of off-gas supplied to the off-gas supply path 3 increases and decreases within a certain range, and in this embodiment, it varies between 50 and 200 m 3 (N) / h. The off-gas boiler 1 is a boiler that performs combustion at three positions: high combustion, low combustion, and stop. Assume that the fuel consumption of one off-gas boiler is 100 m 3 (N) / h in the case of high combustion and 50 m 3 (N) / h in the case of low combustion. The off gas consumption (combustion amount) in the entire off gas boiler is set to be equal to or greater than the maximum value of the off gas amount generated by the combustible gas generator 11.
オフガス供給路３には、可燃性ガス発生装置１１に近い部分に一次圧力調節弁４、オフガスボイラ１に近い部分にニ次圧力調節弁５を設け、一次圧力調節弁４とニ次圧力調節弁５で挟まれている部分にオフガス圧力検出装置９を設ける。オフガス供給路３は、ニ次圧力調節弁５の下流で分岐しており、それぞれのオフガスボイラ１に接続することで、２台のオフガスボイラ１は独立して運転することができるようにしている。 The off-gas supply path 3 is provided with a primary pressure control valve 4 near the combustible gas generator 11 and a secondary pressure control valve 5 near the off-gas boiler 1, and the primary pressure control valve 4 and the secondary pressure control valve. The off-gas pressure detecting device 9 is provided in the portion sandwiched by 5. The off-gas supply path 3 is branched downstream of the secondary pressure regulating valve 5 and is connected to each off-gas boiler 1 so that the two off-gas boilers 1 can be operated independently. .
オフガスボイラ１の運転は、オフガスボイラ台数制御装置２からの運転指令に基づいて行う。オフガスボイラ台数制御装置２は、オフガス圧力検出装置９で検出しているオフガスの圧力に基づいてオフガスボイラ１の運転台数を決定する。オフガスボイラ台数制御装置２では、オフガス圧力検出装置９でのオフガス圧力が高い場合にはオフガスボイラ１の運転台数を多くし、オフガス圧力が低くなるとオフガスボイラ１の運転台数を少なくするように設定している。 The operation of the off gas boiler 1 is performed based on an operation command from the off gas boiler number control device 2. The off-gas boiler number control device 2 determines the number of off-gas boilers 1 to be operated based on the off-gas pressure detected by the off-gas pressure detection device 9. The number of off-gas boilers control device 2 is set so that when the off-gas pressure in the off-gas pressure detection device 9 is high, the number of off-gas boilers 1 is increased, and when the off-gas pressure is low, the number of off-gas boilers 1 is decreased. ing.
可燃性ガス発生装置１１で発生するオフガス量が変動すると、オフガス供給路３でのオフガス圧力も変動することになり、オフガスボイラ１へ供給するオフガスの圧力が変動するとオフガスボイラ１では安定した燃焼が行えなくなる。しかし、オフガス供給路３に設けている一次圧力調節弁４及び二次圧力調節弁５で圧力調節を行うことで、オフガスボイラは安定した燃焼を行うことができるようにしている。 When the amount of off-gas generated in the combustible gas generator 11 fluctuates, the off-gas pressure in the off-gas supply path 3 also fluctuates. When the pressure of off-gas supplied to the off-gas boiler 1 fluctuates, the off-gas boiler 1 performs stable combustion. It becomes impossible to do. However, by adjusting the pressure with the primary pressure control valve 4 and the secondary pressure control valve 5 provided in the off gas supply path 3, the off gas boiler can perform stable combustion.
オフガス供給路３には一次圧力調節弁４を設けているため、一次圧力調節弁４の下流側でのオフガス圧力は、一次圧力調節弁４によって調節した圧力となる。一次圧力調節弁４が0.3MPaに調節するものであれば、一次圧力調節弁４の下流側におけるオフガスの圧力は0.3MPa以下となる。ニ次圧力調節弁５は、一次圧力調節弁４で調節したオフガスの圧力よりもさらに低い圧力であって、オフガスボイラ１で燃焼を行うのに適した圧力（例えば10KPa）に減圧するものであり、所定の圧力まで減圧したオフガスをオフガスボイラ１へ供給する。 Since the primary pressure control valve 4 is provided in the off gas supply path 3, the off gas pressure on the downstream side of the primary pressure control valve 4 is a pressure adjusted by the primary pressure control valve 4. If the primary pressure control valve 4 is adjusted to 0.3 MPa, the off-gas pressure downstream of the primary pressure control valve 4 is 0.3 MPa or less. The secondary pressure control valve 5 is a pressure lower than the off-gas pressure adjusted by the primary pressure control valve 4 and is reduced to a pressure suitable for combustion in the off-gas boiler 1 (for example, 10 KPa). Then, off-gas reduced to a predetermined pressure is supplied to the off-gas boiler 1.
一次圧力調節弁４とニ次圧力調節弁５で挟まれている部分におけるオフガス供給路内圧力は、一次圧力調節弁４で調節している圧力である0.3MPa以下であって、供給されてくるオフガス量よりも消費するオフガス量が多いと圧力は低下し、供給されてくるオフガス量よりも消費するオフガス量が少ないと圧力は上昇することになる。 The pressure in the off gas supply path in the portion sandwiched between the primary pressure control valve 4 and the secondary pressure control valve 5 is 0.3 MPa or less, which is the pressure adjusted by the primary pressure control valve 4, and is supplied. When the amount of offgas consumed is larger than the amount of offgas, the pressure decreases, and when the amount of offgas consumed is smaller than the amount of offgas supplied, the pressure increases.
そのため、オフガスボイラ台数制御装置２では、オフガス圧力検出装置９によって検出したオフガスの圧力値が高い場合にはオフガスの消費量（燃焼量）を増加し、オフガスの圧力値が低い場合にはオフガスの消費量を減少する操作を行う。図２にはオフガス圧力検出装置９で検出する圧力値に基づいてボイラの燃焼状態を定めた例を記載している。オフガスボイラ台数制御装置２には、オフガスの圧力値を0.3MPa以下で５つの領域に区分し、各区分でオフガスボイラの燃焼状態を定めている。図でのボイラの燃焼状態では、高燃焼をＨ、低燃焼をＬ、停止を−で示している。オフガスの検出圧力値が0.1MPa未満であれば２台のオフガスボイラは燃焼停止、検出圧力値が0.1MPa〜0.15MPaであれば１台のオフガスボイラのみを低燃焼で燃焼、検出圧力値が0.15MPa〜0.2MPaであれば２台のオフガスボイラを低燃焼で燃焼、検出圧力値が0.2MPa〜0.25MPaであれば高燃焼と低燃焼を各１台として燃焼、検出圧力値が0.25MPa〜0.3MPaであれば２台のオフガスボイラを高燃焼で燃焼するように設定している。この時のオフガス消費量は、２台停止の場合は０、低燃焼が１台のみの場合は５０ｍ3(N)/h、低燃焼が２台の場合は１００ｍ3(N)/h、高燃焼と低燃焼が各１台の場合は１５０ｍ3(N)/h、２台が高燃焼の場合は２００ｍ3(N)/hとなる。 Therefore, the off-gas boiler unit control device 2 increases the off-gas consumption (combustion amount) when the off-gas pressure value detected by the off-gas pressure detection device 9 is high, and increases the off-gas pressure when the off-gas pressure value is low. Perform operations that reduce consumption. FIG. 2 shows an example in which the combustion state of the boiler is determined based on the pressure value detected by the off-gas pressure detection device 9. In the off gas boiler unit control device 2, the pressure value of the off gas is divided into five regions at 0.3 MPa or less, and the combustion state of the off gas boiler is determined in each division. In the combustion state of the boiler in the figure, high combustion is indicated by H, low combustion is indicated by L, and stop is indicated by-. If the detected pressure value of off gas is less than 0.1 MPa, the two off gas boilers will stop burning. If the detected pressure value is 0.1 MPa to 0.15 MPa, only one off gas boiler will burn with low combustion, and the detected pressure value will be 0.15. If the pressure is between MPa and 0.2 MPa, two off-gas boilers are burned at low combustion, and if the detected pressure value is between 0.2 MPa and 0.25 MPa, high combustion and low combustion are burned as one unit, and the detected pressure value is between 0.25 MPa and 0.3 If it is MPa, two off-gas boilers are set to burn at high combustion. The off-gas consumption at this time is 0 when two units are stopped, 50m3 (N) / h when only one unit is low combustion, 100m3 (N) / h when two units are low, and high combustion When low combustion is one each, it is 150 m3 (N) / h, and when two are high combustion, it is 200 m3 (N) / h.
オフガス供給量がオフガス消費量より多い場合、オフガス圧力検出装置９の圧力が上昇することになり、オフガス圧力が上昇した場合にはオフガスボイラ１の燃焼量を増加してオフガス消費量を増加することになる。逆にオフガス供給量がオフガス消費量より少ない場合、オフガス圧力検出装置９の圧力が低下することになり、オフガス圧力が低下した場合にはオフガスボイラ１の燃焼量を減少してオフガス消費量を減少することになる。可燃性ガス発生装置１１で発生するオフガス量は５０〜２００ｍ3(N)/hで変動するが、オフガスボイラ１によるオフガス消費量は０〜２００ｍ3(N)/hで調節可能なため、発生したオフガスはすべてオフガスボイラ１で燃焼することができる。発生したオフガスは、そのままオフガスボイラ１で燃焼するようにしているため、排出できないオフガスをためておくガスホルダを設置する必要はなくなる。 When the off-gas supply amount is larger than the off-gas consumption amount, the pressure of the off-gas pressure detection device 9 is increased. When the off-gas pressure is increased, the combustion amount of the off-gas boiler 1 is increased to increase the off-gas consumption amount. become. Conversely, when the off gas supply amount is smaller than the off gas consumption amount, the pressure of the off gas pressure detecting device 9 decreases. When the off gas pressure decreases, the combustion amount of the off gas boiler 1 is decreased to reduce the off gas consumption amount. Will do. The amount of off-gas generated by the combustible gas generator 11 varies between 50 and 200 m 3 (N) / h, but the off-gas consumption by the off-gas boiler 1 can be adjusted between 0 and 200 m 3 (N) / h. All can be burned in the off-gas boiler 1. Since the generated off gas is burned in the off gas boiler 1 as it is, it is not necessary to install a gas holder for storing off gas that cannot be discharged.
このとき、一次圧力調節弁４とニ次圧力調節弁５の間隔を可能な限り離しておくことで、一次圧力調節弁４からニ次圧力調節弁５までにおけるオフガス供給路の容積を大きくしておく方がよい。オフガス供給路３の一次圧力調節弁４から二次圧力調節弁５まででの容積が大きければ、オフガス供給路３に小規模ながらバッファの機能を持たせることができる。オフガスボイラ１の燃焼量は、オフガスの供給量に合わせて増減するものであるが、あまりシビアであると、頻繁に燃焼量を変更することになり、装置の寿命を短縮することになる。オフガス供給路３にバッファ機能を持たせておくことで、オフガスの検出圧力値の変動が緩やかになるため、オフガスボイラ１での頻繁な燃焼量変更を防ぐことができる。 At this time, the volume of the off gas supply path from the primary pressure control valve 4 to the secondary pressure control valve 5 is increased by separating the primary pressure control valve 4 and the secondary pressure control valve 5 as much as possible. It is better to leave. If the volume from the primary pressure regulating valve 4 to the secondary pressure regulating valve 5 of the off gas supply path 3 is large, the off gas supply path 3 can be provided with a buffer function although being small. The amount of combustion in the off-gas boiler 1 increases or decreases in accordance with the amount of off-gas supplied, but if it is too severe, the amount of combustion is frequently changed, and the life of the apparatus is shortened. By providing the off gas supply path 3 with a buffer function, fluctuations in the detected pressure value of the off gas are moderated, so that frequent combustion amount changes in the off gas boiler 1 can be prevented.
また、オフガスボイラ１ではオフガス圧力検出装置９によって検出したオフガス圧力に基づいて台数制御を行っているが、通常ガスボイラ７では通常ガスボイラ台数制御装置８によって台数制御を行う。通常ガスボイラ台数制御装置８は、スチームヘッダ６に設けた蒸気圧力検出装置１０で検出する蒸気圧力値を取り込んでおり、蒸気圧力検出装置１０で検出している蒸気の圧力に基づくことで通常ガスボイラ７の運転台数を決定する。通常ガスボイラ台数制御装置８では、蒸気圧力検出装置１０での蒸気圧力が高い場合には通常ガスボイラ７の運転台数を少なく設定し、蒸気圧力が低くなると通常ガスボイラの運転台数を多く設定する。オフガスボイラ１は通常ガスボイラ７の運転とは全く無関係に運転するが、オフガスボイラ１で発生した蒸気はスチームヘッダ６へ供給するようにしているため、通常ガスボイラ７ではオフガスボイラ１による蒸気供給では不足する分だけ燃焼を行う。オフガスボイラ１の燃焼台数が多くなれば通常ガスボイラ７の燃焼台数は少なくなり、オフガスボイラの燃焼台数が少なくなれば通常ガスボイラ７の燃焼台数が多くなる。
In the off gas boiler 1, the number control is performed based on the off gas pressure detected by the off gas pressure detection device 9, but in the
１ オフガスボイラ
２ オフガスボイラ台数制御装置
３ オフガス供給路
４ 一次圧力調節弁
５ 二次圧力調節弁
６ スチームヘッダ
７ 通常ガスボイラ
８ 通常ガスボイラ台数制御装置
９ オフガス圧力検出装置
１０ 蒸気圧力検出装置
１１ 可燃性ガス発生装置
1 Off-gas boiler
2 Off-gas boiler unit control device
3 Off-gas supply path
4 Primary pressure control valve
5 Secondary pressure control valve
6 Steam header
7 Normal gas boiler
8 Normal gas boiler unit control device
9 Off-gas pressure detector
10 Steam pressure detector
11 Combustible gas generator
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